Kubernetes（八）安全认证

安全认证

本章主要介绍Kubernetes的安全认证机制。

1. 访问控制概述

Kubernetes作为一个分布式集群的管理工具，保证集群的安全性是其一个重要的任务。所谓的安全性其实就是保证对Kubernetes的各种客户端进行认证和鉴权操作。

客户端

在Kubernetes集群中，客户端通常有2类：

User Account：一般是独立于Kubernetes之外的其他服务管理的用户帐号
Service Account：Kubernetes管理的帐号，用于为Pod中的服务进程在访问Kubernetes时提供身份标识

认证、授权与准入控制

ApiServer是访问及管理资源对象的唯一入口，任何一个请求访问ApiServer，都要经过下面3个流程：

Authentication（认证）：身份鉴别，只有正确的帐号才能够通过认证
Authorization（授权）：判断用户是否有权限对访问的资源执行特定的动作
Admission Control（准入控制）：用于补充授权机制以实现更加精细的访问控制功能

2. 认证管理

Kubernetes集群安全的最关键点在于如何识别并认证客户端身份，它提供了3种客户端身份认证方式：

HTTP Base认证：通过用户名+密码的方式认证
- 这种方式是把“用户名:密码”用Base64 算法进行编码后的字符串放在HTTP请求中的Header Authorization域里发送给服务端。服务端收到后进行解码，获取用户名及密码，然后进行用户身份认证的过程。

HTTP Token认证：通过一个Token来识别合法用户
- 这种认证方式是用一个很长的难以被模仿的字符串——Token来表明客户身份的一种方式。每个Token对应一个用户名，当客户端发起API调用时，需要在HTTP Header里放入Token，API Server接受到Token后会跟服务器中保存的token进行比对，然后进行用户身份认证的过程。

HTTPS证书认证：基于CA根证书签名的双向数字证书认证方式
- 这种认证方式是安全性最高的一种方式，但是同时也是操作起来最麻烦的一种方式。

3. 授权管理

授权发生在认证成功之后，通过认证就可以知道请求用户是谁。然后Kubernetes会根据事先定义的授权策略来决定用户是否有权限访问，这个过程就称为授权。

每个发送到ApiServer的请求都带上了用户和资源的信息：比如发送请求的用户、请求的路径、请求的动作等。授权就是根据这些信息和授权策略进行比较，如果符合策略，则认为授权通过，否则会返回错误。

API Server目前支持以下几种授权策略：

AlwaysDeny：表示拒绝所有请求，一般用于测试
AlwaysAllow：允许接收所有请求，相当于集群不需要授权流程（Kubernetes默认的策略）
ABAC：基于属性的访问控制，表示使用用户配置的授权规则对用户请求进行匹配和控制
Webhook：通过调用外部REST服务对用户进行授权
Node：是一种专用模式，用于对kubelet发出的请求进行访问控制
RBAC：基于角色的访问控制（kubeadm安装方式下的默认选项）

RBAC（Role-Based Access Control）基于角色的访问控制，主要是在描述一件事：给哪些对象授予了哪些权限。其中涉及到以下几个概念：

对象：User、Groups、ServiceAccount
角色：代表着一组定义在资源上的可操作动作（权限）的集合
绑定：将定义好的角色跟用户绑在一起

RBAC引入了4个顶级资源对象：

Role、ClusterRole：角色，用于指定一组权限
RoleBinding、ClusterRoleBinding：角色绑定，用于将角色（权限）赋予给对象

Role、ClusterRole

一个角色就是一组权限的集合，这里的权限都是许可形式的（白名单）

kind: Role
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: dev
  name: authorization-role
rules:
- apiGroups: [""]                                # 支持的API组列表，“”空字符串，表示核心API群
  resources: ["pods"]                         # 支持的资源对象列表
  verbs: ["get", "watch", "list"]        # 允许的对资源对象的操作方法列表

=> 也就是说，这个role，对核心组的“pods”有“get、watch、list”的权限

kind: ClusterRole
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  name: authorization-clusterrole
rules:
- apiGroups: [""]                                
  resources: ["pods"]                         
  verbs: ["get", "watch", "list"]

需要说明的是，rules中的参数：

apiGroups：支持的API组列表

“”, “apps”, “autoscaling”, “batch”

resources: 支持的资源对象列表

“services”, “endpoints”, “pods”, “secrets”,…

verbs：对资源对象的操作方法列表

“get”, “list”, “watch”, “create”, “update”, “patch”, “delete”, “exec”

RoleBinding、ClusterRoleBinding

角色绑定用来把一个角色绑定到一个目标对象上，绑定目标可以是User、Group或者ServiceAccount。

# RoleBinding可以将同一namespace中的subject绑定到某个Role下，则此subject即具有该
# Role定义的权限

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: dev
  name: authorization-role-binding
subjects:
- kind: User
  name: za
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: Role
  name: authorization-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

# ClusterRoleBinding在整个集群级别和所有namespaces将特定的subject与ClusterRole绑定
# 授予权限

kind: ClusterRoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: dev
  name: authorization-clusterrole-binding
subjects:
- kind: User
  name: za
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: authorization-role
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io

RoleBinding引用ClusterRole进行授权

RoleBinding可以引用ClusterRole，对属于同一命名空间内ClusterRole定义的资源主体进行授权。

一种很常见的做法是：集群管理员为集群范围预定义好一组角色（ClusterRole），然后在多个命名空间中重复使用这些ClusterRole。这样可以大幅提高授权管理工作效率，也使得各个命名空间下的基础性授权规则与使用体验保持一致。

# 虽然authorization-clusterrole是一个集群角色，但是因为使用了RoleBinding
# 所以za只能读取dev命名空间中的资源

kind: RoleBinding
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1beta1
metadata:
  namespace: dev
  name: authorization-role-binding-ns
subjects:
- kind: User
  name: za
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
roleRef:
  kind: ClusterRole
  name: authorization-clusterrole
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io